13

Шаг второй – проверка текущего состояния входов. ПЛК проверяет текущее состояние входов и в зависимости от их состояния («вкл». или «выкл.») выполняет последовательные действия, указанные в программе. Состояние любого из входов сохраняется в памяти (в области данных) и может в дальнейшем использоваться при обработке третьего шага программы.

Шаг третий – выполнение программы. Будем считать, что в ходе технологического процесса переключился вход (Х1) с «выключено» на «включено», и в соответствии с технологическим процессом нам нео бходимо изменить текущее состояние выхода (Y1) с «выключено» на «включено». Так как ЦП опросил текущее состояния всех входов и хранит их текущее состояние в памяти, то выбор последующего действия обусловлен только ходом технологического процесса.

Шаг четвертый – изменение текущего состояния выхода. ПЛК изменяет текущее состояние выходов в зависимости от того, какие входы являются выключенными, а какие включенными, исходя из алгоритма записанной в память программы, которая была отработана на третьем шаге. То есть контроллер, физически переключил выход (Y1) и включились исполнительные механизмы: лампочка, двигатель и т.д. После этого следует возврат на второй шаг.

1. 2 Классификация контроллеров

Как правило, ПЛК объединяет в себе базовый блок и широкий спектр модулей расширения, позволяющих сконфигурировать оптимальную систему непосредственно под каждую конкретную задачу. В зависимости от данной задачи можно выбрать как небольшие и недорогие не наращиваемые контроллеры (которые не поддерживают подключение модулей расширения), так и масштабируемые решения с возможностью подключения дополнительных модулей с обширным набором возможностей. Невозможно сказать, какой из контроллеров лучше, а какой хуже; широкий ряд контроллеров позволяет решать задачи с оптимальным соотношением ценапроизводительность, и выбор конкретной модели определяется только требованиями, которые предъявляются решаемой задачей (память, быстродействие, возможность расширения, необходимость создания сети).

14

Мощное вычислительное ядро современных ПЛК делает их очень похожими на компьютеры. Однако ПЛК это не «железо», а технология. Она включает специфическую аппаратную архитектуру, принцип циклической работы и специализированные языки программирования. Программирование ПЛК осуществляется людьми, хорошо знающими прикладную область, но не обязанными быть специалистами в математике и программировании.

В настоящее время в промышленности используется несколько типов логических контроллеров.

1)Встроенный, являющийся неотъемлемой частью агрегата, машины, прибора. Такой контроллер может управлять станком с ЧПУ, современным интеллектуальным аналитическим прибором, автомашинистом и другим оборудованием. Выпускается на раме без специального кожуха, поскольку монтируется в общий корпус оборудования. Такой контроллер может быть как однокристальным, так

ипредставлять собой набор плат и интегральных схем без собственного корпуса.

2)Автономный модуль, реализующий функции контроля и

управления небольшим изолированным технологическим узлом, как, например, районные котельные, электрические подстанции, резервуарные парки. Автономные контроллеры помещаются в защитные корпуса, рассчитанные на разные условия окружающей среды. Почти всегда эти контроллеры имеют порты для соединения в режиме «точка-точка» (peer-to-peer) с другой аппаратурой и интерфейсы, связывающие отдельные устройства через сеть с другими средствами автоматизации. В контроллер встраивается или подключается к нему специальная панель интерфейса для оператора, состоящая из алфавитно-цифрового дисплея и набора функциональных клавиш.

В этом классе следует выделить специальный тип локальных контроллеров, предназначенных для систем противоаварийной защиты. Такие устройства отличаются особенно высокой надежностью и быстродействием. В них предусматриваются различные варианты полной текущей диагностики неисправностей, вплоть до диагностики неисправностей каждой отдельной платы; защитные коды, предохраняющие информацию от искажений во время передачи и хранения; резервирование как отдельных компонентов, так и всего устройства в целом.

Контроллеры, предназначенные для цепей противоаварийной защиты, должны иметь специальный сертификат, подтверждающий их высокую надежность и устойчивость к внешним воздействиям.

15

3) Сетевой комплекс контроллеров (PLC, Network).

Сетевые решения на базе ПЛК наиболее широко применяются для управления производственными процессами во всех отраслях промышленности. Минимальный состав данного класса ПТК подразумевает наличие следующих компонентов:

−набор контроллеров;

−несколько дисплейных рабочих станций операторов;

−системную (промышленную) сеть, соединяющую контроллеры между собой и контроллеры с рабочими станциями.

Контроллеры каждого сетевого комплекса, как правило, имеют ряд модификаций, отличающихся друг от друга быстродействием, объемом памяти, возможностями по резервированию, способностью работать в разных условиях окружающей среды, числом каналов входа/выхода. Так что можно подобрать контроллер для каждого узла автоматизируемого агрегата с учетом особенностей и выполняемых функций последнего и использовать один и тот же комплекс для управления разными производственными объектами.

Следует выделить телемеханический тип сетевого комплекса контроллеров, предназначенный для автоматизации объектов, распределенных по большой области пространства.

Системная сеть с характерной структурой и особые физические каналы связи (радиоканалы, выделенные телефонные линии, оптоволоконные кабели) позволяют интегрировать узлы объекта, отстоящие друг от друга на многие десятки километров, в единую систему автоматизации.

Рассматриваемый класс сетевых комплексов контроллеров имеет верхние ограничения как по сложности выполняемых функций, так и по объему автоматизируемого объекта. Обычно телемеханические комплексы решают типовые задачи измерения, контроля, учета, регулирования и блокировки, учитывая до нескольких десятков тысяч измеряемых и контролируемых величин.

Чаще всего сетевые комплексы применяются на уровне цехов машиностроительных заводов, агрегатов нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических производств (правда, не самых мощных), а также цехов предприятий пищевой промышленности. Телемеханические сетевые комплексы контроллеров используются для управления газо- и нефтепроводами, электрическими сетями, транспортными системами.

16

4) Распределенные маломасштабные системы управления

(DCS, Smaller Scale).

Маломасштабные распределенные контроллерные средства в среднем превосходят большинство сетевых комплексов контроллеров по мощности и гибкости структуры, а следовательно, по объему и сложности выполняемых функций. В целом, этот класс еще имеет ряд ограничений по объему автоматизируемого производства и набору реализуемых функций. Однако данная категория средств отличается от предшествующего класса тем, что имеет развитую многоуровневую сетевую структуру. Так, нижний уровень может выполнять связь контроллеров и рабочей станции компактно расположенного технологического узла, а верхний уровень поддерживать взаимодействие нескольких узлов друг с другом и с рабочей станцией диспетчера всего автоматизируемого участка производства. На верхнем уровне (уровне рабочих станций операторов) эти комплексы, по большей части, имеют достаточно развитую информационную сеть. В некоторых случаях расширение сетевой структуры идет в направлении применения стандартных цифровых полевых сетей, соединяющих отдельные контроллеры с удаленными от них блоками ввода/вывода и интеллектуальными приборами. Подобная простая и дешевая сеть соединяет по одной витой паре проводов контроллер с множеством интеллектуальных полевых (заводских) приборов, что резко сокращает длину кабельных сетей на предприятии и уменьшает влияние возможных помех, поскольку исключается передача низковольтной аналоговой информации на значительные расстояния.

Мощность контроллеров, применяемых в этом классе средств, позволяет в дополнение к типовым функциям контроля и управления реализовывать более сложные и объемные алгоритмы управления (например, самонастройку алгоритмов регулирования, адаптивное управление).

Маломасштабные распределенные системы управления используются для автоматизации отдельных средних и крупных агрегатов предприятий непрерывных отраслей промышленности, а также цехов и участков дискретных производств и цехов заводов черной и цветной металлургии.

5) Полномасштабные распределенные системы управления

(DCS, Full Scale).

Это наиболее мощный по возможностям и охвату производства класс контроллерных средств, практически не имеющий границ ни по выполняемым на производстве функциям, ни по объему авто-

17

матизируемого производственного объекта. Нередки примеры использования одной такой системы для автоматизации производственной деятельности целого крупномасштабного предприятия.

Описываемая группа контроллерных средств отличается:

−развитой многоуровневой структурой, предусматривающей выделение трех уровней: информационного, системного и полевого, причем для организации отдельных уровней могут использоваться разные варианты построения сетей;

−клиент-серверным режимом работы;

−выходом на корпоративную сеть предприятия, систему управления бизнес-процессами, глобальную сеть Интернет, а также на уровень интеллектуальных приборов;

−широким модельным рядом применяемых контроллеров, различающихся по числу входов/выходов, быстродействию, объему памяти разного типа, возможностям по резервированию, наличию встроенных и удаленных интеллектуальных блоков ввода/вывода на все виды аналоговых и дискретных сигналов;

−широким диапазоном рабочих станций;

−мощным современным программным обеспечением, в состав которого входят:

а) интерфейсы операторов с системой управления, предусматривающие различные варианты построения на разных уровнях управления;

б) набор технологических языков с объемными библиотеками типовых программных модулей для решения задач контроля, логического управления и регулирования;

в) универсальные прикладные пакеты программ, реализующие типовые функции управления отдельными агрегатами, диспетчерское управление участками производства, технический учет и планирование производства в целом,

г) системы автоматизированного проектирования и конструкторского документооборота для разработки системы автоматизации.

Полномасштабные распределенные системы управления устанавливаются на электростанциях, крупных агрегатах типа «котелтурбина», нефтеперерабатывающих заводах для управления крекингпроцессами, охватывают все производство на химических и нефтехимических заводах и т. д.

Кперечисленным выше видам контроллеров можно добавить также то, что существуют программы, имитирующие работу ПЛК на компьютере, так называемые SoftPLC (программные ПЛК). В этом